(57)【要約】  【課題】  気泡を巻き込まずに高い分散性を発揮し、製造コスト的にも有利で、しかも実施設備の洗浄性も向上させ得る塗料分散方法を提供する。  【解決手段】  混合分散すべき液状の塗料原料をタンク内に投入するステップと、前記タンク内の塗料原料をポンプによって吸引するステップと、その吸引した塗料原料を、ノズルを通過させた後に前記タンク内の塗料原料中に液没させた吐出口から吐出させて該タンク内に戻すステップと、を有する塗料分散方法であって、ノズル５は、複数のノズル孔７を有するノズルプレート８を塗料原料流れの上流側から下流側に向けて配列してなり、隣り合う各ノズルプレート８のノズル孔７は、上流側の１のノズル孔に対して下流側のノズル孔７の複数が部分的に臨むように形成されており、ノズル５により、上流側ノズルのノズル孔７を通過した塗料原料を、隣り合う下流側ノズルのノズル孔７において分割して流すことを特徴とする。【選択図】  図１
2006188602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合分散すべき液状の塗料原料をタンク内に投入するステップと、
投入された前記タンク内の塗料原料をポンプによって吸引するとともに、その吸引した塗料原料を、ノズルを通過させた後に前記タンク内の塗料原料中に液没させた吐出口から吐出させて該タンク内に戻すステップと、を有する塗料分散方法であって、
前記ノズルは、複数のノズル孔を有するノズルプレートを塗料原料流れの上流側から下流側に向けて配列してなり、隣り合う各ノズルプレートのノズル孔は、上流側の１のノズル孔に対して、下流側のノズル孔の複数が部分的に臨むように形成されていることを特徴とする、前記塗料分散方法。
【請求項２】
前記ノズルは、複数のノズル孔を有する複数のノズルプレートが塗料原料流れの上流側から下流側に向けて接合されていることを特徴とする請求項１記載の塗料分散方法。
【請求項３】
前記ノズルは、複数のノズル孔を有する複数のノズルプレートが塗料原料流れの上流側から下流側に向けてスペーサーを介して所定間隔で配列されていることを特徴とする請求項１記載の塗料分散方法。
【請求項４】
前記ノズル孔内の平均流速を、５〜１００ｍ／ｓとしたことを特徴とする請求項１記載の塗料分散方法。
【請求項５】
前記塗料原料が水性塗料原料であることを特徴とする請求項１記載の塗料分散方法。
【請求項６】
前記塗料原料が油性塗料原料であることを特徴とする請求項１記載の塗料分散方法。
【請求項７】
前記ノズル孔の最小孔径が０．３〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の塗料分散方法。
【請求項８】
前記ノズルプレートは、隣り合うノズル孔間の塗料原料流入側端部に先鋭部を有することを特徴とする請求項１記載の塗料分散方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗料を分散する方法に係り、特に、水性塗料の製造や相溶性の良くない添加物を含む塗料の製造に適した塗料分散方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、塗料製造において、水性塗料や相溶性の良くない添加物を含む塗料を製造する際には、パドル翼式攪拌機や高速ディゾルバー（ディスパーサーとも言う。）が高い剪断力を有していることから多用されている。しかしながら、パドル翼式攪拌機や高速ディゾルバーは、パドル翼やディゾルバー羽根の回転数を上げるとボルテックスによって気泡を巻き込むため、回転数を落として処理しようとすると、水性顔料や相溶性の悪い添加剤を塗料媒体中に分散させるのに必要な剪断力を得ることが困難であるという問題がある。そのため、この種の分散困難な塗料製造工程では、高速ディゾルバー等に代えて、気泡の巻き込みが少ないホモミキサー（ローター／ステーター式ホモジナイザー）が使用されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭５７−４２３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、高速ディゾルバー等をホモミキサーに変更するには付帯電気設備の変更を含めてコストが嵩むし、ホモミキサーは洗浄性が悪いという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、気泡を巻き込まずに高い分散性を発揮し、製造コスト的にも有利で、しかも実施設備の洗浄性も向上させ得る塗料分散方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る塗料分散方法は、混合分散すべき液状の塗料原料をタンク内に投入するステップと、投入された前記タンク内の塗料原料をポンプによって吸引するとともに、その吸引した塗料原料を、ノズルを通過させた後に前記タンク内の塗料原料中に液没させた吐出口から吐出させて該タンク内に戻すステップと、を有し、前記ノズルは、複数のノズル孔を有するノズルプレートを塗料原料流れの上流側から下流側に向けて配列してなり、隣り合う各ノズルプレートのノズル孔は、上流側の１のノズル孔に対して、下流側のノズル孔の複数が部分的に臨むように形成されていることを特徴とする。
【０００６】
前記ノズルは、複数のノズル孔を有するノズルプレートを塗料原料流れの上流側から下流側に向けて接合していることが好ましい。
【０００７】
前記ノズルは、複数のノズル孔を有するノズルプレートを塗料原料流れの上流側から下流側に向けてスペーサーを介して所定間隔で配列しても良い。
【０００８】
前記ノズル孔内の平均流速は、５〜１００ｍ／ｓとすることが好ましい。
【０００９】
前記塗料原料は、水性塗料原料若しくは油性塗料原料とすることが好ましい。
【００１０】
前記ノズル孔の最小孔径は、０．３〜３０ｍｍであることが好ましい。
【００１１】
前記ノズルプレートは、隣り合うノズル孔間の塗料原料流入側端部に先鋭部を有することが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る塗料調合方法について、以下に図１〜図５を参照しつつ説明する。なお。全図を通して同様の構成部分には同符号を付し、以下の説明においては重複説明を省略することがある。
【００１３】
図１は、本発明に係る塗料分散方法を実施するための塗料分散システムを概略的に示すシステム図である。
【００１４】
塗料分散システム１は、混合分散すべき塗料原料を収容するためのタンク２と、タンク２内の塗料原料を吸引し循環用配管６を介してタンク２内の塗料原料中に吐出するポンプ３と、ポンプ３と塗料原料の吐出口４との間に介在されたノズル５と、を有し、吐出口４がタンク２内の塗料原料中に液没される位置に配置されている。
【００１５】
図示例においてポンプ３はタンク２の外部に設置され、ポンプ３の吸引口がタンク２の排出口２ａと管接続され、ポンプ３の吐出口に接続された循環用配管６の先端を塗料原料中に液没させている。循環用配管６の途中位置にはノズル５が介在されている。ノズル５は、循環用配管６の先端部に設けることもできる。ポンプ３としては、例えばダイヤフラムポンプを使用することができる。
【００１６】
なお、図示しないが、水性塗料の場合にはポンプ３を水中ポンプとし、タンク２内に配置することも可能である。この場合、例えば、水中ポンプの吐出口にノズルを接続し、水没させることができる。水中ポンプの固定は、例えば、水中ポンプに支持部材を設けてタンク２の外部に該支持部材を固定するか、或いは、水中ポンプに吸盤等を設けてタンク２内に吸着固定しても良い。
【００１７】
ノズル５は、図２に示すように、複数のノズル孔７…を有するノズルプレート８…を塗料原料流れの上流側から下流側に向けて複数重ね合わせて構成されている。ノズルプレート８…は、互いが分離しないように接合されている。
【００１８】
図示例では、ケーシング９内に収容されることにより、分離しないように接合されている。ケーシング９は、ノズルプレート８を収まる筒状部１０と、筒状部１０の両端にボルト１１で固定されるコーン状の蓋部１２、１２とを備えている。蓋部１２は、コーン状部１２ａの両端に、筒状部１０にボルト留めされてノズルプレート８に当接させるためのフランジ１２ｂと、配管６を接続するためのジョイント部１２ｃとを備えている。なお、図２中、符号１３はシールパッキンを示し、破線矢印は塗料流れを示し、図３中、符号１４は筒状部１０の内周壁にその長さ方向に延びてノズルプレート８を位置決めするための位置決め用突条を示す。
【００１９】
それぞれのノズルプレート８は、規則的に配列された平面視矩形断面形状のノズル孔７によって平面視格子状をしている（図３参照）。図示例において、ノズル孔７の寸法は全てのノズルプレート８…において同一となっているが、ノズル孔７の位置は、隣り合うノズルプレート８、８で異なっており、図２及び図３に示すように、上流側の１のノズル孔７に対して、下流側の４つのノズル孔７…が部分的にオーバーラップして連通するように配置され、ノズル５の軸線方向において、上流側の１つのノズル孔７に下流側の４つのノズル孔７…の一部が臨むようになっている。図示例では、ノズル孔７の位置が異なる２種類のノズルプレート８…を交互に重ね合わせて組み立てている。
【００２０】
ノズルプレート８は、隣り合うノズル孔７とノズル孔７との間の断面形状が、流入側を頂点とする三角形状とされた先鋭部１５を有し、先鋭部１５は、流入する塗料原料に更なる剪断力を付与する。先鋭部１５は、必ずしも隣り合うノズル孔７間の全域に形成されていなくてもよく、少なくとも、上流側のノズル孔７に臨む部位に形成される。隣り合うノズル孔７とノズル孔７との間の断面形状は、図示例の三角形状に限らず、流入側に頂点を有する六角形（図５参照）、五角形四角形、又はその他の多角形としてもよいし、或いは、流入側を上辺とする台形としても良い。
【００２１】
ノズル孔７は、図示例のような先細ノズルとするほか、先細末広ノズル等の公知のノズル孔形状とすることもできる。また、ノズル孔７の軸方向に垂直な断面形状は、図示例の矩形状に限らず、円形、三角形等の種々の形状を採用することができる。
【００２２】
図４は、ノズルの他の実施形態を示す縦断面図である。図４に示す形態では、隣り合うノズルプレート８間に円環状のスペーサー１６を介在させることにより、ノズルプレート８間に所定の間隙を設けている点が上記実施形態と相違し、その他の構成は上記実施形態と同様である。
【００２３】
以下、塗料分散システム１の作動の一例について、説明する。
【００２４】
まず、タンクに混合分散すべき液状の塗料原料を投入する。塗料原料によって製造される塗料には、水性塗料、油性塗料、クリア塗料等があり、タンクに投入する塗料原料は、前練り及びビーズミル等による予備分散を既に終えた原料である。塗料原料は、顔料ペースト（顔料の凝集体である２次粒子を樹脂等の展色剤中で１次粒子に分散混合させた混合ペーストで比較的高粘度のもの）と、溶媒（水性塗料では水、油性塗料では展色剤またはビヒクル。）、添加剤等を混合させたものである。
【００２５】
タンク２内に所定量の塗料原料を注入した後、ポンプ３を駆動する。タンク２内の塗料原料は、ポンプ３によって吸引され、ポンプ３から循環用配管６に圧送される。循環用配管６を圧送される塗料原料は、循環用配管６に介在されたノズル５を通過した後に、タンク２内の塗料原料中に液没させた循環用配管６の吐出口４から噴き出る。
【００２６】
吐出口４から塗料原料が吹き出すことにより、タンク２内に攪拌流が生じ攪拌が行われるとともに、顔料及び添加剤等の分散が行われる。
【００２７】
塗料原料は、各ノズルプレート８のノズル孔７内を高速で順次通過する際に、圧縮と膨張とを繰り返すことにより、剪断力を受ける。また、上流側の１のノズル孔７から吐出された塗料原料は、隣り合う下流側の複数のノズル孔７に分割されて送られることにより、均等な分散及び微粒化が促進される。また、ノズル５に流入する塗料原料が先鋭部１５に衝突することにより、剪断が促進される。さらに、塗料原料がノズル５からタンク２内の塗料原料液中に噴き出す際に、タンク２内への塗料原料中への膨張、塗料原料中での乱流の発生、及び、タンク２内の塗料原料への噴流の衝突等により、剪断を受け、微粒化が促進される。
【００２８】
図４に示す実施形態のように、ノズルプレート８…間にスペーサー１６…を介在させておけば、スペーサー１６の空間内での膨張が生じ、剪断力が増す。
【００２９】
こうして塗料原料（例えば１ｋL）を所要時間（例えば、０．３〜３時間）循環させると、顔料及び添加剤等が微粒化されており、ホモミキサー（ローター／ステーター式ホモジナイザー）より高い微粒化能力を発揮することができる。
【００３０】
このような微粒化効果は、ノズル５内の平均流速が重要なファクターとなっている。微粒化に適した流速は、ノズル５内の流速が、２ｍ／ｓ以上、好ましくは、５ｍ／ｓ以上である。ノズル５内の平均流速は、速いほど良いと考えられるが、調合すべき塗料の粘度、ポンプ性能等を考慮すれば１００ｍ／ｓ以下である。
【００３１】
また、通常処理される塗料原料の粘度範囲（０．００１〜１０  Ｐａ・ｓ）において上記微粒化効果に必要な流速を得るには、ノズル５の最小孔径を、０．３〜３０ｍｍとすることが好ましい。
【００３２】
なお、必要に応じて、ボルテックスによって気泡を巻き込まない程度の低速で回転するパドル翼等の大型翼をタンク２内に配置しても良い。
【００３３】
上記のように本発明方法によれば、上記構成を有するノズルを介して塗料原液を循環させることにより、高い分散性能を得ることができ、効率的な分散が難しかった水性塗料の分散や相溶性の良くない添加物を含む塗料原料であっても、効率的に分散させることができる。また、本発明方法は、ポンプ、ノズル、配管という比較的安価な機器を組み合わせることにより実施可能であり、高価な従来装置と同等以上の分散性を得ることができる。さらに、本発明方法は、ポンプ３の吸引口とタンク２に通常付設されている排出口を配管接続し、ポンプの吐出口に配管接続した配管の先をタンク内に液没する等といった単純な組み立て作業で実施可能であり、既存設備をそのまま使用できるし、ポンプを通じて洗浄液をノズル、配管の中に流すだけで洗浄できるので洗浄も容易である、というメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る塗料分散方法を実施するためのシステムの好適な実施形態を概略的に示すシステム図である。
【図２】図１のシステムに組み込まれているノズルの拡大断面図である。
【図３】図２のノズルのIII−III線断面図である。
【図４】図２に示されたノズルの他の形態を示す拡大断面図である。
【図５】図２に示されたノズルの更に他の形態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  塗料分散システム
２  タンク
３  ポンプ
４  吐出口
５  ノズル
６  循環用配管
７  ノズル孔
８  ノズルプレート
１５  先鋭部
１６  スペーサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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